JP2005292642A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投射型表示装置に適用され、複数の半導体発光素子から出射された各光の強度分布(面内輝度)を均一化できる光源装置に関するものである。 The present invention is applied to a projection display device, and relates to a light source device capable of uniformizing the intensity distribution (in-plane luminance) of each light emitted from a plurality of semiconductor light emitting elements.
最近、ハイビジョン放送規格やコンピュータ・グラフィクスのUXGA(Ultra eXtended Graphics Array )規格などに代表される高精細カラー画像を大画面に表示するための投射型表示装置が盛んに利用されている。 Recently, projection display devices for displaying high-definition color images typified by high-definition broadcasting standards and UXGA (Ultra eXtended Graphics Array) standards for computer graphics on a large screen are actively used.
上記した投射型表示装置は、カラー画像を表示する画像表示デバイスとして透過型又は反射型の空間光変調素子(例えば液晶パネル)を適用したものとか、DMD(Digital Micromirror Device:ディジタル マイクロミラー デバイス)を適用したものなどがあり、更に、投射型表示装置内で使用する画像表示デバイスの個数によりRGB3色を時分割で表示する単板方式と、RGB3色を分離して表示する3板方式などがあり、これらの組み合わせにより投射型表示装置として各種の構造形態が適用されているものの、上記のうちで最近注目を集めている単板のDMDを適用した投射型表示装置がある(例えば、特許文献1参照)。 The above-described projection type display device employs a transmissive or reflective spatial light modulator (for example, a liquid crystal panel) as an image display device for displaying a color image, or a DMD (Digital Micromirror Device). In addition, there are a single plate method that displays RGB three colors in a time-division manner depending on the number of image display devices used in the projection display device, and a three-plate method that displays RGB three colors separately. Although various structural forms are applied as a projection display device by a combination of these, there is a projection display device using a single-plate DMD that has recently attracted attention among the above (for example, Patent Document 1). reference).
また、投射型表示装置に用いられる光源装置として、消費電力が少なく、発熱量も小さく、長寿命なLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)アレイを用いたものもある(例えば、特許文献2参照)。
図14は従来例1の画像表示装置を示したブロック図である。 図14に示した従来例1の画像表示装置100は、上記した特許文献1(特開2000−78602号公報)に開示されているものであり、ここでは特許文献1を参照して簡略に説明する。
FIG. 14 is a block diagram showing an image display device of Conventional Example 1. The
図14に示した如く、従来例1の画像表示装置100では、光源となるランプ101から出射された白色光が、色抽出手段となる回転自在なカラーホイール102によって赤色(R)光,緑色(G)光,青色(B)光に分離され、分離された各色光が微小可動ミラー(図示せず)を多数個取り付けたDMD(Digital Micromirror Device)103に入射されている。ここで、DMD103は、多数の微小可動ミラーが1チップ上に集積され、チップに入射した各色光に対して一つの微小可動ミラーごとに傾きを変化させることで、各色光を投射レンズ側に入射させるON状態と、各色光を投射レンズ側に入射させないOFF状態とを選択的に制御しているものである。
As shown in FIG. 14, in the
一方、R,G,Bの色信号が時分割多重回路104に入力され、この時分割多重回路104内でカラーシーケンス制御回路105からのカラーシーケンス信号に従って、カラーホイール102で発生させる色の順序と同じ色順にG,R,B信号を時分割してDMD103に供給している。この際、カラーホイール102は3分割された120°の各ブロックに対して各40°ごとにR,G,Bのフィルターを有したものである。
On the other hand, R, G, and B color signals are input to the time
この後、G,R,Bの各色光は、G,R,Bの各信号で制御されたDMD103によって対応した期間でそれぞれ反射され、出射されたG,R,Bの各画像光はスクリーンS上に順番に照射されてカラー画像として表示される。この際、人間の視覚反応時間より短い時間で各色の信号を高速に繰り返しながら時分割でDMD103に供給しているので、DMD103から出射される各色の画像光は人間の視覚により各色の像光が時間積分され、白色を含むカラー画像として認識される。
Thereafter, the G, R, and B color lights are reflected by the
上記した従来例1による画像表示装置100は、光学系の構成が簡単なことや小型化に適していることから、多くの投射型表示装置に採用されつつある。
The
一方、このようなカラー画像を出力するための投射型表示装置に適用される光源装置として、LEDなどの半導体発光素子を用いることが検討されている。 On the other hand, use of a semiconductor light emitting element such as an LED as a light source device applied to a projection display device for outputting such a color image has been studied.
図15(a),(b)は従来例2の光源装置を説明するための図である。 図15(a),(b)に示した従来例2の光源装置200は、上記した特許文献2(特許第3319438号公報)に開示されているものであり、ここでは特許文献2を参照して簡略に説明する。
FIGS. 15A and 15B are views for explaining the light source device of the second conventional example. The
図15(a)に示したように、従来例2の光源装置200では、ダイクロイックプリズム201のうちで互いに直交する3つの側面にそれぞれ対向して、R用基板202R上に複数の赤色LEDを2次元的に配列させた赤色LEDアレイ203R及びこの赤色LEDアレイ203Rと対向したレンズアレイ204Rと、G用基板202G上に複数の緑色LEDを2次元的に配列させた緑色LEDアレイ203G及びこの緑色LEDアレイ203Gと対向したレンズアレイ204Gと、B用基板202B上に複数の青色LEDを2次元的に配列させた青色LEDアレイ203B及びこの青色LEDアレイ203Bと対向したレンズアレイ204Bとが配置されている。
As shown in FIG. 15A, in the
この際、図15(b)に示したように、例えば赤色LEDアレイ203Rは、赤色LEDが5×4列にマトリクス状に集積されると共に、各赤色LEDが同一タイミングで発光されている。そして、赤色LEDアレイ203Rから出射された赤色光は、レンズアレイ204Rによって、平行性の高い光に変換された後、ダイクロイックプリズム201に入射されている。
At this time, as shown in FIG. 15B, for example, in the
そして、赤色LEDアレイ203Rから出射した赤色光はダイクロイックプリズム201の赤反射ミラーで反射される。また、緑色LEDアレイ203Gから出射した緑色光はダイクロイックプリズム101を透過する。更に、青色LEDアレイ203Bから出射した青色光は青反射ミラーで反射される。このようにして、ダイクロイックプリズム101において、各色のLEDアレイ203R,203G,203Bが配置されていない側面から赤色光,緑色光及び青色光が合成されて白色光として射出されている。
Then, the red light emitted from the
ところで、上記した従来例1の画像表示装置100において、白色光を出射するランプ101として超高圧水銀ランプ,メタルハライドランプ,キセノンランプ等があるが、これらの各ランプは消費電力が大きく、各ランプから出射される白色光のうち、赤外線や紫外線を取り除くためのIR−UVカットフィルターなどを取り付ける必要がある。
By the way, in the
そこで、白色光を出射するランプ101に代えて、上記した従来例2の光源装置200に用いたような赤色LEDアレイ203R,緑色LEDアレイ203G,青色LEDアレイ203Bを適用すれば、低消費電力化,低発熱化,長寿命化などが図れるものの、下記するような新たな問題点が発生してしまう。
Therefore, if the
即ち、RGB各色のLEDアレイ203R,203G,203B内の個々のLED間の発光バラツキにより、各色光の発光輝度は面内で必ずしも同一にはならず、これが、R,G,Bで異なると、白色光を表示した時、色むらとなって現われ、画像表示品質を著しく落とすことになる。
That is, due to the light emission variation between the individual LEDs in the
そこで、投射型表示装置に適用され、複数の半導体発光素子から出射された光の強度分布(面内輝度)を均一化できる光源装置が望まれている。 Therefore, there is a demand for a light source device that can be applied to a projection display device and can uniformize the intensity distribution (in-plane luminance) of light emitted from a plurality of semiconductor light emitting elements.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項1記載の発明は、投射型表示装置に適用される光源装置において、
貫通した孔が穿設された配線基板と、
前記配線基板の一方の面に前記孔を中心にして取り付けられた複数の半導体発光素子と、
前記配線基板の前記孔内に嵌め込まれ、且つ、光入射端部を前記配線基板の前記一方の面側に突出させると共に、光出射端部を前記配線基板の他方の面側に突出させた光インテグレータと、
前記複数の半導体発光素子とそれぞれ対向して設けられ、且つ、前記複数の半導体発光素子から出射された各光を平行光に変換する複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズと対向して設けられ、且つ、前記複数の集光レンズからの各平行光を反射して前記光インテグレータの前記光入射端部の近傍に集光させる反射集光ミラーとを備え、
前記光インテグレータは、枠部内部に前記光入射端部から前記光出射端部に向かって貫通孔が穿設され、且つ、前記反射集光ミラーで集光して前記光入射端部から入射させた光の強度分布を均一化して前記光出射端部から出射させるために前記貫通孔の内壁面に沿って反射面を形成したことを特徴とする光源装置である。
The present invention has been made in view of the above problems, and the invention according to claim 1 is a light source device applied to a projection display device.
A wiring board having a through-hole formed therein;
A plurality of semiconductor light emitting devices attached to one surface of the wiring board around the hole;
Light that is fitted in the hole of the wiring board and has a light incident end projecting toward the one surface of the wiring board and a light emitting end projecting toward the other surface of the wiring board An integrator,
A plurality of condensing lenses which are respectively provided facing the plurality of semiconductor light emitting elements and convert each light emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements into parallel light;
A reflective condensing mirror that is provided opposite to the plurality of condensing lenses and that reflects each parallel light from the plurality of condensing lenses and condenses the light in the vicinity of the light incident end of the optical integrator; With
The optical integrator has a through-hole formed in the frame portion from the light incident end portion toward the light emitting end portion, and is condensed by the reflection / condensing mirror and incident from the light incident end portion. The light source device is characterized in that a reflection surface is formed along an inner wall surface of the through hole in order to make the intensity distribution of the emitted light uniform and emit from the light emitting end.
また、請求項2の発明は、投射型表示装置に適用される光源装置において、
貫通した孔が穿設された配線基板と、
前記配線基板の一方の面に前記孔を中心にして取り付けられた複数の半導体発光素子と、
前記配線基板の前記孔内に嵌め込まれ、且つ、光入射端部を前記配線基板の前記一方の面側に突出させると共に、光出射端部を前記配線基板の他方の面側に突出させた光インテグレータと、
前記複数の半導体発光素子とそれぞれ対向して設けられ、且つ、前記複数の半導体発光素子から出射された各光を平行光に変換する複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズと対向して設けられ、且つ、前記複数の集光レンズからの各平行光を反射して前記光インテグレータの前記光入射端部の近傍に集光させる反射集光ミラーとを備え、
前記光インテグレータは、枠部内部に前記光入射端部から前記光出射端部に向かって貫通孔が穿設され、且つ、前記反射集光ミラーで集光して前記光入射端部から入射させた光の強度分布を均一化して前記光出射端部から出射させるために前記貫通孔内にリレーレンズと2つのマイクロレンズアレイとをそれぞれ間隔を離して収納したことを特徴とする光源装置である。
The invention of claim 2 is a light source device applied to a projection display device.
A wiring board having a through-hole formed therein;
A plurality of semiconductor light emitting devices attached to one surface of the wiring board around the hole;
Light that is fitted in the hole of the wiring board and has a light incident end projecting toward the one surface of the wiring board and a light emitting end projecting toward the other surface of the wiring board An integrator,
A plurality of condensing lenses which are respectively provided facing the plurality of semiconductor light emitting elements and convert each light emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements into parallel light;
A reflective condensing mirror that is provided opposite to the plurality of condensing lenses and that reflects each parallel light from the plurality of condensing lenses and condenses the light in the vicinity of the light incident end of the optical integrator; With
The optical integrator has a through-hole formed in the frame portion from the light incident end portion toward the light emitting end portion, and is condensed by the reflection / condensing mirror and incident from the light incident end portion. The light source device is characterized in that a relay lens and two microlens arrays are accommodated in the through hole so as to make the intensity distribution of the emitted light uniform and output from the light emitting end. .
更に、請求項3記載の発明は、上記した請求項1又は請求項2記載の発明の光源装置において、
前記光インテグレータの前記光出射端部に密着又は接近して偏光変換板を設けたことを特徴とする光源装置である。
Furthermore, the invention described in claim 3 is the light source device of the invention described in claim 1 or 2, wherein
In the light source device, a polarization conversion plate is provided in close contact with or close to the light emitting end portion of the optical integrator.
請求項1記載の発明によると、とくに、複数の半導体発光素子から出射された各光を複数の集光レンズで平行光に変換して、各平行光を反射集光ミラーで反射させて光インテグレータの光入射端部の近傍に集光した光を光入射端部から入射させた後に、光入射端部に入射させた光を光インテグレータの枠部内部に穿設した貫通孔内の内壁面に沿って形成した反射面で多重反射させているので、光インテグレータの光出射端部から出射される光は均一な強度分布を持つことができ、投射型表示装置に適用するための良好な照明光が得られる。 According to the first aspect of the present invention, in particular, each light emitted from a plurality of semiconductor light emitting elements is converted into parallel light by a plurality of condensing lenses, and each parallel light is reflected by a reflection condensing mirror, thereby providing an optical integrator. After the light condensed near the light incident end is made incident from the light incident end, the light incident on the light incident end is applied to the inner wall surface in the through hole formed in the frame portion of the optical integrator. Since the light is emitted from the light exit end of the light integrator, the light reflected from the reflecting surface formed along the surface can have a uniform intensity distribution, which is a good illumination light for application to a projection display device. Is obtained.
また、請求項2記載の発明によると、とくに、複数の半導体発光素子から出射された各光を複数の集光レンズで平行光に変換して、各平行光を反射集光ミラーで反射させて光インテグレータの光入射端部の近傍に集光した光を光入射端部から入射させた後に、光入射端部に入射させた光を光インテグレータの枠部内部に穿設した貫通孔内に収納したリレーレンズと2つのマイクロレンズアレイとを通過させているので、光インテグレータの光出射端部から出射される光は均一な強度分布を持つことができ、投射型表示装置に適用するための良好な照明光が得られる。 According to the second aspect of the invention, in particular, each light emitted from a plurality of semiconductor light emitting elements is converted into parallel light by a plurality of condensing lenses, and each parallel light is reflected by a reflective condensing mirror. After the light collected near the light incident end of the light integrator is incident from the light incident end, the light incident on the light incident end is stored in a through hole formed in the frame of the optical integrator. Since the relay lens and the two microlens arrays are passed, the light emitted from the light exit end of the light integrator can have a uniform intensity distribution, which is good for application to a projection display device Illuminating light.
また、請求項3記載の発明によると、とくに、光インテグレータの光出射端部に密着又は接近して偏光変換板を設けたために、光インテグレータの光出射端部から強度分布を均一化された光に対して位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で偏光変換板から出射することができる。 According to the invention described in claim 3, in particular, since the polarization conversion plate is provided in close contact with or close to the light emitting end portion of the optical integrator, the light whose intensity distribution is made uniform from the light emitting end portion of the optical integrator. The light can be emitted from the polarization conversion plate in a state where the phase is aligned and the light use efficiency is enhanced.
以下に本発明に係る光源装置の一実施例を図1乃至図13を参照して実施例1〜実施例6の順に詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a light source device according to the present invention will be described in detail in the order of Embodiment 1 to Embodiment 6 with reference to FIGS. 1 to 13.
図1は本発明に係る実施例1の光源装置を実施例1の投射型表示装置に適用した例を示した構成図、
図2は本発明に係る実施例1の光源装置において、複数の半導体発光素子として白色光を出射する複数の白色LEDと光インテグレータとをプリント配線基板に取り付けた状態を示した斜視図、
図3は本発明に係る実施例1の光源装置において、複数の半導体発光素子として赤色光,緑色光,青色光をそれぞれ出射する複数の赤色LED,緑色LED,青色LEDと光インテグレータとをプリント配線基板に取り付けた状態を示した斜視図、
図4は本発明に係る実施例1の光源装置において、複数の半導体発光素子からの光を光インテグレータの四角柱状枠部内に形成した反射面で繰り返し反射させて均一化する状態状態を模式的に示した図、
図5は本発明に係る実施例1の光源装置において、複数の半導体発光素子からの光を光インテグレータの四角柱状枠部内に収納したリレーレンズ及び2個のマイクロレンズアレイで均一化する状態を模式的に示した図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example in which the light source device according to the first embodiment of the present invention is applied to the projection display device according to the first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a plurality of white LEDs that emit white light as a plurality of semiconductor light emitting elements and an optical integrator are attached to a printed wiring board in the light source device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 shows a plurality of red LEDs, green LEDs, blue LEDs and light integrators that emit red light, green light, and blue light as a plurality of semiconductor light emitting elements in the light source device according to the first embodiment of the present invention. The perspective view which showed the state attached to the board | substrate,
FIG. 4 schematically shows a state in which light from a plurality of semiconductor light emitting elements is repeatedly reflected and uniformed by a reflecting surface formed in a quadrangular columnar frame of an optical integrator in the light source device according to the first embodiment of the present invention. The figure shown,
FIG. 5 schematically shows a state in which light from a plurality of semiconductor light emitting elements is made uniform by a relay lens and two microlens arrays housed in a square columnar frame of an optical integrator in the light source device of Example 1 according to the present invention. FIG.
図1に示した如く、本発明に係る実施例1の光源装置10Aは、単板方式で光透過型の液晶パネル45を用いて画像を拡大投射できる実施例1の投射型表示装置1Aに適用されている。この際、実施例1の投射型表示装置1Aは、光源装置10Aと、画像表示光学系30Aと、投射光学系となる投射レンズ50とで概略構成されている。
As shown in FIG. 1, the light source device 10 </ b> A according to the first embodiment of the present invention is applied to the projection display device 1 </ b> A according to the first embodiment that can enlarge and project an image using a light transmission type
まず、実施例1の光源装置10Aでは、配線基板(以下、プリント配線基板と記す)11の略中央部位に水平方向が長く、且つ、垂直方向が短い長方形孔11aが貫通して穿設されており、この長方形孔11aを中心にして一方の面11b上に複数の半導体発光素子12が例えば放射状に半田付けにより取り付けられている。上記した複数の半導体発光素子12としては、周知のLED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)とか、周知の半導体レーザーやエレクトロルミネッセンスなどがあるものの、この実施例1では周知のLEDを用いているために、以下、複数の半導体発光素子12を複数のLEDと呼称して説明する。
First, in the
ここで、複数のLED12をプリント配線基板11の一方の面11b上に配置する場合に、図2に示した如く、複数のLED12として白色光を出射する白色LED12Wを複数配置する場合と、図3に示した如く、複数のLED12として赤色光,緑色光,青色光をそれぞれ出射する赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bを所定の配列で複数配置する場合とのいずれか一方を用いている。
Here, when a plurality of
この際、図3に示したように、赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bをプリント配線基板11の一方の面11b上に複数配置する場合に、プリント配線基板11の長方形孔11aを中心にして赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12BをRGB順に繰り返して配置するか、又は、赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bの発光輝度の割合に応じて配置するなどの方法が取られている。尚、図2及び図3にはプリント配線基板11の一方の面11b上の左側面側に配線用のコネクタ13が半田付けされている。
At this time, as shown in FIG. 3, when a plurality of
また、プリント配線基板11の一方の面11bと反対側の他方の面11cには必要に応じて放熱板(ヒートシンク)14が取り付けられており、この放熱板14は複数のLED12からの発熱量が大きい場合に取り付けられている。
Further, a heat radiating plate (heat sink) 14 is attached to the
また、プリント配線基板11の略中央部位に貫通して穿設した長方形孔11a内には、実施例1の要部となる光インテグレータ15がプリント配線基板11に対して略直角な角度で嵌め込まれている。
In addition, an
上記した光インテグレータ15は、図2及び図3に示した如く、後述するロッドインテグレータ方式による光インテグレータ15A(図4)が図示されているが、長尺な四角柱状枠部15aの内部に四角柱状貫通孔15bが貫通して穿設されており、且つ、光入射端部15cが複数のLED12を半田付けしたプリント配線基板11の一方の面11b側に突出し、且つ、光出射端部15dがプリント配線基板11の他方の面11c側に突出している。この光インテグレータ15は、複数のLED12から出射された各光を入射させた時に、各光の強度分布(面内輝度)を均一化した照明光を出射させる機能を備えており、この機能については後述する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the above-described
また、プリント配線基板11の一方の面11bに半田付けした複数のLED12の前方には、各LED12とそれぞれ対向して複数の集光レンズ16が配置されている。また、光インテグレータ15の光入射端部15cの前方には、複数の集光レンズ16と対向して凹球面状又は凹非球面状の反射面17aを形成した反射集光ミラー17が配置されている。この際、光インテグレータ15と反射集光ミラー17とは光軸を揃えて配置されている。
A plurality of condensing
そして、複数のLED12から出射された各光は、複数の集光レンズ16で平行光に整形された後に各平行光が反射集光ミラー17の反射面17aに入射され、且つ、この反射面17aで反射されて光インテグレータ15の光入射端部15cの近傍の略中央部位に集光される。
Each light emitted from the plurality of
この際、光インテグレータ15は、図4に示したようなロッドインテグレータ方式15Aと、図5に示したようなレンズアレイ方式15Bのいずれか一方の方式15A又は15Bを採用している。
At this time, the
即ち、図4に示したようなロッドインテグレータ方式による光インテグレータ15A(15)では、長尺な四角柱状枠部15aが後述する液晶パネル45の画像表示面と略相似な長方形状の断面を有しており、この断面は例えばアスペクト比が4:3もしくは16:9に略対応して設定されている。また、光インテグレータ15Aの四角柱状枠部15aの光入射端部15cから光出射端部15dに向かって四角柱状貫通孔15bが貫通して穿設されており、この四角柱状貫通孔15b内の内壁面に沿って4面が平行な反射面15b1がアルミや銀などを用いて鏡面加工されている。
That is, in the
そして、複数のLED12から出射された各光を複数の集光レンズ16を介して反射集光ミラー17の反射面17aにより集光された光が、光インテグレータ15の光入射端部15cから入射され、この光入射端部15cに入射された光が四角柱状貫通孔15b内の反射面15b1で多重反射を繰り返し、光出射端部15d側の光出射口付近では、出射光の強度分布(面内輝度)が均一な照明光となって出射される。
Then, the light collected from the plurality of
より具体的に説明すると、光インテグレータ15の光入射端部15cの光入射口近傍に集光された光は、四角柱状貫通孔15b内の反射面15b1で全反射を繰返しながら進み、光出射端部15d側に設けた後述する画像表示光学系30A内に設けた出射レンズ31の作用により、リレーレンズ32の近傍に反射面15b1での反射回数に対応した複数の像が形成される。これにより複数の光源による重畳照明となり、不均一分布を持つ光源像も、積分平均化され、結果として、光インテグレータ15の光出射端部15cから出射される照明光は均一な強度分布(均一な面内輝度)を得ることができる。
More specifically, the light collected near the light incident port of the
一方、図5に示したようなレンズアレイ方式による光インテグレータ15B(15)では、長尺な四角柱状枠部15aが後述する液晶パネル45の画像表示面と略相似な長方形状の断面を有しており、この断面も例えばアスペクト比が4:3もしくは16:9に略対応して設定されている。また、光インテグレータ15Bの四角柱状枠部15aの光入射端部15cから光出射端部15dに向かって四角柱状貫通孔15bが貫通して穿設されており、この四角柱状貫通孔15b内で光入射端部15cから光出射端部15d側に向かって、リレーレンズ18と、2個の第1,第2マイクロレンズアレイ19A,19Bとがそれぞれ間隔を離して収納されている。
On the other hand, in the optical integrator 15B (15) by the lens array system as shown in FIG. 5, the long rectangular
この際、2個の第1,第2マイクロレンズアレイ19A,19Bのうちで光入射側に配置した第1マイクロレンズアレイ19Aは光入射側に複数のマイクロレンズ19a1が互いに光軸を平行に設定して2次元的に長方形状に配置され、且つ、この反対側が平坦面19a2に形成されている。一方、光出射側に配置した第2マイクロレンズアレイ19Bは、上記した第1マイクロレンズアレイ19Aと同様な形状で且つ前後が対称に配置されており、第1マイクロレンズアレイ19Aの平坦面19a2と対向して平坦面19b2が形成され、且つ、この反対側で光出射側に複数のマイクロレンズ19b1が互いに光軸を平行に設定して2次元的に長方形状に配置されている。
At this time, of the two first and
そして、複数のLED12から出射された各光を複数の集光レンズ16を介して反射集光ミラー17の反射面17aにより集光された光が、光インテグレータ15の光入射端部15cから入射され、この光入射端部15cに入射された光が四角柱状貫通孔15b内でリレーレンズ18を介して第1マイクロレンズアレイ19Aに入射され、この第1マイクロレンズアレイ19Aに入射した光束は、複数のマイクロレンズレンズ19a1の集光作用により光軸と垂直な面内に、複数のマイクロレンズレンズ19a1と同数の2次光源像を形成する。一方、第2マイクロレンズアレイ19Bは、第1マイクロレンズアレイ19Aによる2次光源像近傍に光軸に垂直な面内に配置されているので、第2マイクロレンズ19Bからの照明光の主光線は互いに平行の状態で強度分布(面内輝度)が均一化されて出射される。
Then, the light collected from the plurality of
ここで、再び図1に戻り、光インテグレータ15(15A又は15B)の光出射端部15dからは、複数のLED12から出射された光の出射方向に対して180°方向を転換した均一な光が出射され、この後、光出射端部15dに設置した画像表示光学系30Aに入射されている。
Here, returning to FIG. 1 again, from the light emitting
上記した画像表示光学系30Aは、光インテグレータ15の光出射端部15d側から順に、出射レンズ31と、リレーレンズ32と、コンデンサーレンズ33と、光透過型の液晶パネル45とが光インテグレータ15に対して光軸を合せて設けられている。更に、液晶パネル45の光出射側には投射光学系となる投射レンズ50が設置されている。
In the above-described image display
そして、光インテグレータ15の光出射端部15d側から出射された強度分布が均一な照明光は、出射レンズ31と、リレーレンズ32と、コンデンサーレンズ33を順に通過して均一な平行光になり光透過型の液晶パネル45の裏面に入射され、ここで画像信号に応じて変調された画像光が液晶パネル45の表面から投射レンズ50によりスクリーンS上に投射されている。
The illumination light having a uniform intensity distribution emitted from the
上記したように実施例1の光源装置10Aから出射される照明光は、光インテグレータ15により強度分布が均一化されているので、複数のLED12として白色LED12Wを用いた場合に、白色の照明光により液晶パネル45から投射レンズ50を介して投射した白色画像光はスクリーンS上で照度ムラ及び輝度ムラなく良好に表示され、一方、複数のLED12として赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bを用いた場合に3原色の照明光により液晶パネル45から投射レンズ50を介して投射した3原色画像光はスクリーンS上で色ムラなく良好に表示される。
As described above, the intensity distribution of the illumination light emitted from the light source device 10 </ b> A according to the first embodiment is uniformized by the
図6は本発明に係る実施例2の光源装置を実施例2の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。 FIG. 6 is a configuration diagram showing an example in which the light source device according to the second embodiment of the present invention is applied to the projection display device according to the second embodiment.
図6に示した如く、本発明に係る実施例2の光源装置10Bを適用した実施例2の投射型表示装置1Bは、先に説明した実施例1の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は必要に応じて適宜説明し、実施例1に対して異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点を中心にして説明する。 As shown in FIG. 6, the projection display device 1B of the second embodiment to which the light source device 10B of the second embodiment according to the present invention is applied has the same configuration except for the configuration of the first embodiment described above. Here, for convenience of explanation, the same reference numerals are given to the constituent members shown above, and the constituent members shown above will be described as necessary, and differ from the first embodiment. A description will be given focusing on the different points by attaching new reference numerals to the constituent members.
即ち、本発明に係る実施例2の光源装置10Bも、単板方式で光透過型の液晶パネル45を用いて画像を拡大投射できる実施例2の投射型表示装置1Bに適用されている。この際、実施例2の投射型表示装置1Bは、光源装置10Bと、画像表示光学系30Bと、投射光学系となる投射レンズ50とで概略構成されている。
That is, the light source device 10B according to the second embodiment of the present invention is also applied to the projection display device 1B according to the second embodiment that can enlarge and project an image using the light transmission type
上記した光源装置10Bでは、プリント配線基板11に穿設した長方形孔11a内に先に説明したロッドインテグレータ方式による光インテグレータ15A(15)が嵌め込まれている。また、プリント配線基板11に穿設した長方形孔11aを中心にして一方の面11b上に複数の半導体発光素子12が例えば放射状に半田付けにより取り付けら、これら複数の半導体発光素子12から出射した光を、複数の集光レンズ16と、凹球面状又は凹非球面状の反射面17aを形成した反射集光ミラー17とにより集光して、光インテグレータ15Aの四角柱状枠部15aの光入射端部15cから入射させ、この入射光を四角柱状枠部15aに貫通して穿設した四角柱状貫通孔15b内の反射面15b1で多重反射させて光出射端部15dから均一な強度分布の照明光を出射させる技術的思想は実施例1と同じである。
In the light source device 10B described above, the
ここで実施例1と異なる点は、光インテグレータ15Aの光出射端部15dに蜜着又は接近して偏光変換板20が設けられている。
Here, the difference from the first embodiment is that the
上記した偏光変換板20は、光インテグレータ15Aの光出射端部15dから出射される照明光に対して偏光方向を90°異なる方向に変換する機能を備えており、即ち、光インテグレータ15Aの光出射端部15dから出射された照明光が偏光変換板20を通過することで、偏光変換板20からp偏光光又はs偏光光として位相を揃えた光が利用効率を高めた状態で後述する画像表示光学系30B側に出射される。
The above-described
この際、複数のLED12として白色LED12Wを用いた場合には、図示を省略するものの偏光変換板20からp偏光光又はs偏光光に対応したWp光又はWs光が出射される。一方、複数のLED12として赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bを用いた場合には、図示を省略するものの偏光変換板20からp偏光光又はs偏光光に対応したRp光,Gp光,Bp光又はRs光,Gs光,Bs光がそれぞれ出射される。
In this case, when
また、偏光変換板20の光出射側には、画像表示光学系30Bが設置されている。
An image display optical system 30B is installed on the light exit side of the
上記した画像表示光学系30Bは、偏光変換板20の光出射側から順に、リレーレンズ32と、コンデンサーレンズ33と、光透過型の液晶パネル45とが光インテグレータ15Aに対して光軸を合せて設けられている。更に、液晶パネル45の光出射側には投射光学系となる投射レンズ50が設置されている。
In the image display optical system 30B described above, the
そして、光インテグレータ15Aの光出射端部15d側から偏光変換板20を通して出射されたp偏光又はs偏光の照明光は、強度分布が均一で且つ位相を揃えて光の利用効率を高めた状態でリレーレンズ32と、コンデンサーレンズ33を順に通過して均一な平行光になり光透過型の液晶パネル45の裏面に入射され、ここで画像信号に応じて変調された画像光が液晶パネル45の表面から投射レンズ50によりスクリーンS上に投射されている。
The p-polarized light or s-polarized illumination light emitted from the
上記したように実施例2の光源装置10Bから出射されるp偏光又はs偏光の照明光は、光インテグレータ15Aにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板20で位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で出射されるので、複数のLED12として白色LED12Wを用いた場合に、白色の照明光により液晶パネル45から投射レンズ50を介して投射した白色画像光はスクリーンS上で照度ムラ及び輝度ムラなく実施例1より一層良好に表示され、一方、複数のLED12として赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bを用いた場合に3原色の照明光により液晶パネル45から投射レンズ50を介して投射した3原色画像光はスクリーンS上で色ムラなく実施例1より一層良好に表示される。
As described above, the intensity distribution of the p-polarized light or s-polarized illumination light emitted from the light source device 10B according to the second embodiment is made uniform by the
図7は本発明に係る実施例3の光源装置を実施例3の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。 FIG. 7 is a configuration diagram showing an example in which the light source device according to the third embodiment of the present invention is applied to the projection display device according to the third embodiment.
図7に示した如く、本発明に係る実施例3の光源装置10Cを適用した実施例3の投射型表示装置1Cは、先に説明した実施例1の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は必要に応じて適宜説明し、実施例1に対して異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点を中心にして説明する。 As shown in FIG. 7, the projection display device 1C according to the third embodiment to which the light source device 10C according to the third embodiment of the present invention is applied has the same configuration except for the configuration of the first embodiment described above. Here, for convenience of explanation, the same reference numerals are given to the constituent members shown above, and the constituent members shown above will be described as necessary, and differ from the first embodiment. A description will be given focusing on the different points by attaching new reference numerals to the constituent members.
即ち、本発明に係る実施例3の光源装置10Cも、単板方式で光透過型の液晶パネル45を用いて画像を拡大投射できる実施例3の投射型表示装置1Cに適用されている。この際、実施例3の投射型表示装置1Cは、光源装置10Cと、画像表示光学系30Cと、投射光学系となる投射レンズ50とで概略構成されている。
That is, the light source device 10C according to the third embodiment of the present invention is also applied to the projection display device 1C according to the third embodiment that can enlarge and project an image using the light transmission type
上記した光源装置10Cでは、プリント配線基板11に穿設した長方形孔11a内に先に説明したレンズアレイ方式による光インテグレータ15B(15)が嵌め込まれている。また、プリント配線基板11に穿設した長方形孔11aを中心にして一方の面11b上に複数の半導体発光素子12が例えば放射状に半田付けにより取り付けら、これら複数の半導体発光素子12から出射した光を、複数の集光レンズ16と、凹球面状又は凹非球面状の反射面17aを形成した反射集光ミラー17とにより集光して、光インテグレータ15Bの四角柱状枠部15aの光入射端部15cから入射させ、この入射光を四角柱状枠部15aに貫通して穿設した四角柱状貫通孔15b内に収納したリレーレンズ18と、2個の第1,第2マイクロレンズアレイ19A,19Bとにより光出射端部15dから均一な強度分布の照明光を出射させる技術的思想は実施例1と同じである。
In the light source device 10 </ b> C described above, the
ここで実施例1と異なる点は、光インテグレータ15Bの光出射端部15dに蜜着又は接近して偏光変換板20が設けられている。
Here, the difference from the first embodiment is that the
上記した偏光変換板20は、光インテグレータ15Bの光出射端部15dから出射される照明光に対して偏光方向を90°異なる方向に変換する機能を備えており、即ち、照明光が偏光変換板20を通過することで、偏光変換板20からp偏光光又はs偏光光として位相を揃えた光が利用効率を高めた状態で後述する画像表示光学系30C側に出射される。
The
この際、複数のLED12として白色LED12Wを用いた場合には、図示を省略するものの偏光変換板20からp偏光光又はs偏光光に対応したWp光又はWs光が出射される。一方、複数のLED12として赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bを用いた場合には、図示を省略するものの偏光変換板20からp偏光光又はs偏光光に対応したRp光,Gp光,Bp光又はRs光,Gs光,Bs光がそれぞれ出射される。 また、偏光変換板20の光出射側には、画像表示光学系30Cが設置されている。
In this case, when
上記した画像表示光学系30Cは、偏光変換板20の光出射側から順に、重ね合せレンズ34と、コンデンサーレンズ35と、光透過型の液晶パネル45とが光インテグレータ15Bに対して光軸を合せて設けられている。更に、液晶パネル45の光出射側には投射光学系となる投射レンズ50が設置されている。
In the image display
そして、光インテグレータ15Bの光出射端部15d側から偏光変換板20を通して出射されたp偏光又はs偏光の照明光は、強度分布が均一で且つ位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で重ね合せレンズ34,コンデンサーレンズ35を順に通過して均一な平行光になり光透過型の液晶パネル45の裏面に入射され、ここで画像信号に応じて変調された画像光が液晶パネル45の表面から投射レンズ50によりスクリーンS上に投射されている。
The p-polarized light or s-polarized illumination light emitted from the
上記したように実施例3の光源装置10Cから出射されるp偏光又はs偏光の照明光は、光インテグレータ15Bにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板20で位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で出射されるので、複数のLED12として白色LED12Wを用いた場合に、白色の照明光により液晶パネル45から投射レンズ50を介して投射した白色画像光はスクリーンS上で照度ムラ及び輝度ムラなく実施例1より一層良好に表示され、一方、複数のLED12として赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bを用いた場合に3原色の照明光により液晶パネル45から投射レンズ50を介して投射した3原色画像光はスクリーンS上で色ムラなく実施例1より一層良好に表示される。
As described above, the intensity distribution of the p-polarized light or s-polarized illumination light emitted from the light source device 10C according to the third embodiment is made uniform by the optical integrator 15B, and the light is used by aligning the phase by the
図8は本発明に係る実施例1の光源装置を実施例4の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。 FIG. 8 is a configuration diagram showing an example in which the light source device according to the first embodiment of the present invention is applied to the projection display device according to the fourth embodiment.
図8に示した如く、本発明に係る実施例1の光源装置10Aを適用した実施例4の投射型表示装置1Dは、先に説明した実施例1の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は必要に応じて適宜説明し、実施例1に対して異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点を中心にして説明する。
As shown in FIG. 8, the projection display device 1D according to the fourth embodiment to which the
即ち、本発明に係る実施例1の光源装置10Aは、単板方式で光透過型の液晶パネル45を用いて画像を拡大投射できる実施例4の投射型表示装置1Dに適用されている。この際、実施例4の投射型表示装置1Dは、光源装置10Aと、画像表示光学系30Dと、投射光学系となる投射レンズ50とで概略構成されている。
In other words, the
この実施例4では、先に説明した実施例1の光源装置10Aを適用しており、且つ、光源装置10A内の光インテグレータ15はロッドインテグレータ方式による光インテグレータ15Aを用いているので、光インテグレータ15Aの光出射端部15dに密着又は接近して偏光変換板は設けられていない。
In the fourth embodiment, the
ここで、実施例1と異なる点は、光インテグレータ15Aの光出射端部15d側に設置した画像表示光学系30D中に偏光変換板38が設けられている。
Here, the difference from the first embodiment is that a
即ち、上記した画像表示光学系30Dは、光インテグレータ15Aの光出射端部15d側から順に、出射レンズ36と、リレーレンズ37と、偏光変換板38と、重ね合せレンズ39と、コンデンサーレンズ40と、光透過型の液晶パネル45とが光インテグレータ15Aに対して光軸を合せて設けられている。更に、液晶パネル45の光出射側には投射光学系となる投射レンズ50が設置されている。
That is, the above-described image display
上記した画像表示光学系30D中に設けられた偏光変換板38も、光インテグレータ15Aの光出射端部15dから出射される照明光に対して偏光方向を90°異なる方向に変換する機能を備えており、即ち、光インテグレータ15Aからの照明光が画像表示光学系30D中に設けられた偏光変換板20を通過することでp偏光光又はs偏光光として位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で投射レンズ50側に出射される。
The
上記したように実施例1の光源装置10Aから出射される照明光は、光インテグレータ15Aにより強度分布が均一化され、且つ、この照明光が画像表示光学系30D中に設けられた偏光変換板38を通過することで位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で出射されるので、複数のLED12として白色LED12Wを用いた場合に、白色の照明光により液晶パネル45から投射レンズ50を介して投射した白色画像光はスクリーンS上で照度ムラ及び輝度ムラなく実施例1より一層良好に表示され、一方、複数のLED12として赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bを用いた場合に3原色の照明光により液晶パネル45から投射レンズ50を介して投射した3原色画像光はスクリーンS上で色ムラなく実施例1より一層良好に表示される。
As described above, the intensity distribution of the illumination light emitted from the
次に、例えば、前記した実施例2又は実施例3の投射型表示装置1B又は1Cを適用した時に、投射型表示装置1B又は1C内の回路動作について図9〜図11を用いて説明する。 Next, for example, when the projection display device 1B or 1C according to the second embodiment or the third embodiment is applied, the circuit operation in the projection display device 1B or 1C will be described with reference to FIGS.
図9は実施例2又は実施例3の投射型表示装置において、光源装置内で複数のLEDとして白色LEDを用いた場合に、LED駆動回路及び液晶パネル駆動回路の動作を説明するための図、
図10は実施例2又は実施例3の投射型表示装置において、光源装置内で複数のLEDとして赤色LED,緑色LED,青色LEDを用いた場合に、RGB−LED駆動回路及び液晶パネル駆動回路の動作を説明するための図、
図11は実施例2又は実施例3の投射型表示装置において、光源装置内で複数のLEDとして赤色LED,緑色LED,青色LEDを用いた場合に、カラーシーケンス制御回路及びRGB−LED時分割駆動回路及び液晶パネル時分割駆動回路の動作を説明するの図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the LED drive circuit and the liquid crystal panel drive circuit when white LEDs are used as a plurality of LEDs in the light source device in the projection type display device of Example 2 or Example 3.
FIG. 10 shows a projection type display device according to the second or third embodiment. In the case where a red LED, a green LED, and a blue LED are used as a plurality of LEDs in the light source device, the RGB-LED driving circuit and the liquid crystal panel driving circuit are shown. A diagram for explaining the operation,
FIG. 11 shows a color sequence control circuit and RGB-LED time-division drive when a red LED, a green LED, and a blue LED are used as a plurality of LEDs in the light source device in the projection type display device of Example 2 or Example 3. It is a figure explaining the operation | movement of a circuit and a liquid crystal panel time division drive circuit.
まず、図9に示した如く、実施例2又は実施例3の投射型表示装置10B又は10Cでは、複数のLED12として複数の白色LED12WがLED駆動回路61により駆動されている。そして、複数の白色LED12Wから出射された各白色光は、ロッドインテグレータ方式による光インテグレータ15A又はレンズアレイ方式による光インテグレータ15Bにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板20を通過した後に位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で画像表示光学系30B又は30C側に出射され、この画像表示光学系30B又は30C内でR,G,B色フィルター46を有する光透過型の液晶パネル45に照明され、ここでRGB用映像信号が液晶パネル駆動回路62に供給されて液晶パネル45を駆動することで、カラー画像に光変調されて投射レンズ50によりスクリーンS上に投射される。
First, as shown in FIG. 9, in the projection display device 10 </ b> B or 10 </ b> C according to the second embodiment or the third embodiment, a plurality of
次に、図10に示した如く、実施例2又は実施例3の投射型表示装置10B又は10Cでは、複数のLED12として複数の赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12BがRGB−LED駆動回路63により駆動されている。そして、複数の赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bから出射された赤色光,緑色光,青色光は、ロッドインテグレータ方式による光インテグレータ15A又はレンズアレイ方式による光インテグレータ15Bにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板20を通過した後に位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で色合成された白色均一照明光となって画像表示光学系30B又は30C側に出射され、この画像表示光学系30B又は30C内でR,G,B色フィルター46を有する光透過型の液晶パネル45に照明され、ここでRGB用映像信号が液晶パネル駆動回路62に供給されて液晶パネル45を駆動することで、カラー画像に光変調されて投射レンズ50によりスクリーンS上に投射される。この際、複数の赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bを用いることで、複雑なカラー画像の色制御が可能となる。
Next, as shown in FIG. 10, in the projection display device 10 </ b> B or 10 </ b> C according to the second or third embodiment, a plurality of
次に、図11に示した如く、実施例2又は実施例3の投射型表示装置10B又は10Cでは、複数のLED12として複数の赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bがカラーシーケンス制御回路65の指令に基づいてRGB−時分割LED駆動回路65により時分割駆動されている。そして、複数の赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bから時分割で出射された赤色光,緑色光,青色光は、ロッドインテグレータ方式による光インテグレータ15A又はレンズアレイ方式による光インテグレータ15Bにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板20を通過した後に位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で画像表示光学系30B又は30C側に時分割で出射され、この画像表示光学系30B又は30C内で光透過型の液晶パネル45に照明される。ここで、カラーシーケンス制御回路65の指令に基づいて複数の赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bからの赤色光,緑色光,青色光と同期を取りながらR用映像信号,G用映像信号,B用映像信号が液晶パネル時分割駆動回路62に時分割で供給されて液晶パネル45を時分割駆動することで、RGB3色の画像に光変調される。そして、上記液晶パネル45から投射レンズ50により投射された画像は、スクリーンS上にR,G,B色が順番に投射され、人間の視覚においては時間積分されたカラー画像として認識される。
Next, as shown in FIG. 11, in the projection type display device 10B or 10C according to the second or third embodiment, a plurality of
図12は本発明に係る実施例1の光源装置を実施例5の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。 FIG. 12 is a configuration diagram showing an example in which the light source device according to the first embodiment of the present invention is applied to the projection display device according to the fifth embodiment.
図12に示した如く、本発明に係る実施例1の光源装置10Aは、単板方式で光反射型のDMD(Digital Micromirror Device:ディジタル マイクロミラー デバイス)77を用いて画像を拡大投射できる実施例5の投射型表示装置1Eに適用されている。この際、実施例5の投射型表示装置1Eは、光源装置10Aと、画像表示光学系70と、投射光学系となる投射レンズ50とで概略構成されている。
As shown in FIG. 12, the light source device 10 </ b> A according to the first embodiment of the present invention can enlarge and project an image using a single-plate light reflection type DMD (Digital Micromirror Device) 77. 5 is applied to the projection type display device 1E. At this time, the projection display apparatus 1E of Example 5 is roughly configured by a
この実施例5では、先に説明した実施例1の光源装置10Aを適用しており、且つ、プリント配線基板11には複数のLED12として複数の赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bがプリント配線基板11の長方形孔11aを中心にして発光輝度の割合に応じて配置されている。そして、これらの赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bは、配線用のコネクタ13を介してRGB−LED時分割駆動回路65により時分割駆動されており、赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bから時分割で出射された赤色光,緑色光,青色光は複数の集光レンズ16を介して凹球面状の反射面17aを有する反射集光ミラー17により光インテグレータ15の光入射端部に集光されている。また、光源装置10A内の光インテグレータ15はロッドインテグレータ方式による光インテグレータ15Aを用いているので、光インテグレータ15Aの光出射端部15dに密着又は接近して偏光変換板は設けられていない。
In the fifth embodiment, the
ここで、光インテグレータ15Aの光出射端部15d側には、実施例1と異なる形態の画像表示光学系70が設置されている。
Here, an image display
即ち、上記した画像表示光学系70は、光インテグレータ15Aの光出射端部15d側から順に、出射レンズ71と、リレーレンズ72と、コンデンサーレンズ73と、反射ミラー74,75と、レンズ76と、多数の微小可動ミラーを1チップ上に集積させたDMD(Digital Micromirror Device:ディジタル マイクロミラー デバイス)77とが設けられている。更に、DMD77の光出射側には投射光学系となる投射レンズ50が設置されている。
That is, the above-described image display
この際、プリント配線基板11上に発光輝度の割合に応じて配列させた赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bは、まだら模様に配置されているため、単色発光した場合には、不均一強度分布であり、三色同時点灯時には、分布度合いの異なりにより、色むらの多いまだら模様の照明光となってしまうが、RGB−LED時分割駆動回路65により時分割駆動された赤色LED12R,緑色LED12G,青色LED12Bからの各色光を光インテグレータ15Aの四角柱状枠部15aの四角柱状貫通孔15b内に形成した反射面15b1で多重反射させて均一な強度分布を有する照明光を得ている。
At this time, the
そして、光インテグレータ15Aの光出射端部15dから出射させた均一な強度分布を有する照明光は、出射レンズ71,リレーレンズ72,コンデンサーレンズ73を順に通過し、投射レンズ5の手前側に立体交差して取り付けた反射ミラー74,75,レンズ76を通ってDMD77に斜め方向から入射され、このDMD77で反射されて時分割駆動によりR,G,Bごとに変調された画像光が投射レンズ50によってスクリーン(図示せず)上に投射され、スクリーン上に投射された画像光は、時分割駆動による高速繰り返しにより人間の視覚内で積分され、フルカラーの画像として認識されるため、3原色画像光はスクリーン(図示せず)上で色ムラなく良好に表示される。
The illumination light having a uniform intensity distribution emitted from the
図13は本発明に係る実施例2又は実施例3の光源装置を実施例6の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。 FIG. 13 is a configuration diagram illustrating an example in which the light source device according to the second or third embodiment of the present invention is applied to the projection display device according to the sixth embodiment.
図13に示した如く、本発明に係る実施例2又は実施例3の光源装置10B又は10Cは、RGBに対応して3板方式で光反射型の液晶パネル90R,90G,90Gを用いて画像を拡大投射できる実施例6の投射型表示装置1Fに適用されている。この際、実施例6の投射型表示装置1Fは、光源装置10B又は10Cと、色分解及び色合成光学系80と、投射光学系となる投射レンズ(図示せず)とで概略構成されている。
As shown in FIG. 13, the light source device 10B or 10C according to the second or third embodiment of the present invention uses a three-plate light reflective
この実施例6では、先に説明した実施例2又は実施例3の光源装置10B又は10Cを適用しており、且つ、プリント配線基板11には複数のLED12として複数の白色LED12Wがプリント配線基板11の長方形孔11aを中心にして配置されている。また、光源装置10B又は10C内の光インテグレータ15はロッドインテグレータ方式による光インテグレータ15A又はレンズアレイ方式による光インテグレータ15Bを用いているので、光インテグレータ15A又は15Bの光出射端部15dに密着又は接近して偏光変換板20が設けられている。
In the sixth embodiment, the light source device 10B or 10C of the second or third embodiment described above is applied, and the printed
この際、複数の白色LED12Wから出射された各白色光は、ロッドインテグレータ方式による光インテグレータ15A又はレンズアレイ方式による光インテグレータ15Bにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板20を通過した後に位相を揃えたRs光,Gs光,Bs光からなるs偏光の白色光として下記する色分解及び色合成光学系80側に出射されるようになっている。
At this time, the intensity of each white light emitted from the plurality of
ここで、光インテグレータ15A又は15Bの光出射端部15d側には、実施例1と異なって、色分解及び色合成光学系80が設置されている。
Here, unlike the first embodiment, a color separation and color synthesis
上記した画像表示光学系80は、光源装置10B又は10Cからの白色光をRGB3原色に色分解する機能と、色分解された赤色光,緑色光,青色光をそれぞれ対応する各色の光反射型の液晶パネル90R,90G,90Gで反射させた後に色合成する機能を備えている。
The image display
即ち、画像表示光学系80内には、4個の第1〜第4偏光ビームスプリッタ81〜84が上面側から見て平面的に示した時に各偏光ビームスプリッタの偏光分離面81a〜84aがX字状になるように配置されている。この際、第1偏光ビームスプリッタ81の右方に第2偏光ビームスプリッタ82が配置され、且つ、第1偏光ビームスプリッタ81の上方に第3偏光ビームスプリッタ83が配置されていると共に、第2偏光ビームスプリッタ82の上方で且つ第3偏光ビームスプリッタ83の右方に第4偏光ビームスプリッタ84が配置されている。そして、第1偏光ビームスプリッタ81側が後述するG光用偏光変換板85を介して光インテグレータ15A又は15Bの光出射端部15dに密着させた偏光変換板20と対向し、一方、第4偏光ビームスプリッタ84側が投射レンズ(図示せず)と対向している。この際、上記した第1〜第4偏光ビームスプリッ81〜84の各偏光分離面81a〜84aは、p偏光光を透過し、且つ、s偏光光を反射する半透過・反射偏光膜が直方形状の対角線に沿って形成されている。
That is, in the image display
また、光源装置10B又は10Cからの白色光が入射する光源部側の第1偏光ビームスプリッタ81と、色合成光を出射する投射レンズ側の第4偏光ビームスプリッタ84とが大型サイズに形成されており、且つ、第2,第3偏光ビームスプリッタ82,83は、第1,第4偏光ビームスプリッタ81,84よりも一回り小型サイズに形成されている。
The first
また、小型サイズの第2偏光ビームスプリッタ82の右側面に対向してG光用の光反射型液晶パネル90Gが配置され、且つ、小型サイズの第3偏光ビームスプリッタ83の上面及び左側面に対向してR光用の光反射型液晶パネル90RとB光用の光反射型液晶パネル90Bとが互いに直交してそれぞれ配置され、各光反射型液晶パネル90R,90G,90Bは第2,第3偏光ビームスプリッタ82,83のサイズに合わせて小型化されている。
Further, a light-reflecting
また、光源部側の第1偏光ビームスプリッタ81の光入射面には、G光の偏波面を90°回転させる機能を有するG光用偏光変換板85が設置されている。また、第1偏光ビームスプリッタ81と第3偏光ビームスプリッタ83との間には、R光の偏波面を90°回転させる機能を有するR光用偏光変換板86が設置されている。また、第3偏光ビームスプリッタ83と第4偏光ビームスプリッタ84との間には、R光の偏波面を90°回転させる機能を有するR光用偏光変換板87が設置されている。また、第4偏光ビームスプリッタ84の光出射面には、G光の偏波面を90°回転させる機能を有するG光用偏光変換板88が設置されている。
A G light
そして、光源部10B又は10Cから得られたs偏光光のRs光,Gs光,Bs光からなる白色光を、第1偏光ビームスプリッタ81の光入射面側から入射させると、図示の各光路を経た後に第4偏光ビームスプリッタ84の光出射面側からp偏光光のRp及びGp光並びにBp光を合成した色合成光が投射レンズ側に出射されるので、色ムラのない色合成光を不図示のスクリーン上に投射することができる。
Then, when white light composed of Rs light, Gs light, and Bs light of s-polarized light obtained from the light source unit 10B or 10C is incident from the light incident surface side of the first
尚、実施例1〜実施例3の光源装置10A〜10Cを、RGBに対応して3板方式で光透過型の液晶パネルを用いて画像を拡大投射できる投射型表示装置に適用する場合には、図示を省略するものの、R光用プリント配線基板に取り付けた複数の赤色LED12Rからの赤色光を複数の集光レンズ16,反射集光ミラー17,光インテグレータ15(15A又は15B)を順に介してR光用の光透過型液晶パネルに、G光用プリント配線基板に取り付けた複数の緑色LED12Gからの緑色光を複数の集光レンズ16,反射集光ミラー17,光インテグレータ15(15A又は15B)を順に介してG光用の光透過型液晶パネルに、B光用プリント配線基板に取り付けた複数の青色LED12Bからの青色光を複数の集光レンズ16,反射集光ミラー17,光インテグレータ15(15A又は15B)を順に介してB光用の光透過型液晶パネルにそれぞれ照射させ、この後、各色の光透過型液晶パネルから出射されたR光,G光,B光を合成プリズム(図示せず)により色合成して色合成光を投射レンズによりスクリーン上に投射させれば良いものである。
In the case where the
1A〜1F…実施例1〜実施例6の投射型表示装置、
10A〜10C…実施例1〜実施例3の光源装置、
11…プリント配線基板、11a…長方形孔、11b…一方の面、11c…他方の面、 12…複数の半導体発光素子(複数のLED)、
12R…赤色LED、12G…緑色LED、12B…青色LED、12W…白色LED、
13…配線用のコネクタ、14…放熱板(ヒートシンク)、
15(15A又は15B)…光インテグレータ、
15a…四角柱状枠部、15b…四角柱状貫通孔、15b1…反射面、
15c…光入射端部、15d…光出射端部、
16…集光レンズ、17…反射集光ミラー、17a…反射面、
18…リレーレンズ、
19A,19B…第1,第2マイクロレンズアレイ、
20…偏光変換板、
30A〜30D…実施例1〜実施例4の画像表示光学系、
45…液晶パネル、
50…投射レンズ、
70…実施例5の画像表示光学系、
77…DMD(Digital Micromirror Device)、
80…実施例6の色分解及び色合成光学系、
81〜84…第1〜第4偏光ビームスプリッタ、
90R,90G,90B…光反射型液晶パネル、
S…スクリーン。
1A to 1F: Projection type display devices of Examples 1 to 6,
10A to 10C: Light source device of Examples 1 to 3,
DESCRIPTION OF
12R ... Red LED, 12G ... Green LED, 12B ... Blue LED, 12W ... White LED,
13 ... Connector for wiring, 14 ... Heat sink (heat sink),
15 (15A or 15B) ... optical integrator,
15a ... Square columnar frame portion, 15b ... Square columnar through-hole, 15b1 ... Reflecting surface,
15c ... light incident end, 15d ... light exit end,
16 ... Condensing lens, 17 ... Reflective condensing mirror, 17a ... Reflecting surface,
18 ... Relay lens,
19A, 19B ... 1st, 2nd micro lens array,
20: Polarization conversion plate,
30A to 30D: Image display optical system of Examples 1 to 4,
45 ... LCD panel,
50 ... Projection lens,
70: Image display optical system of Example 5,
77 ... DMD (Digital Micromirror Device),
80: Color separation and color synthesis optical system of Example 6,
81-84 ... 1st-4th polarizing beam splitter,
90R, 90G, 90B ... light reflection type liquid crystal panel,
S ... Screen.
Claims (3)
貫通した孔が穿設された配線基板と、
前記配線基板の一方の面に前記孔を中心にして取り付けられた複数の半導体発光素子と、
前記配線基板の前記孔内に嵌め込まれ、且つ、光入射端部を前記配線基板の前記一方の面側に突出させると共に、光出射端部を前記配線基板の他方の面側に突出させた光インテグレータと、
前記複数の半導体発光素子とそれぞれ対向して設けられ、且つ、前記複数の半導体発光素子から出射された各光を平行光に変換する複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズと対向して設けられ、且つ、前記複数の集光レンズからの各平行光を反射して前記光インテグレータの前記光入射端部の近傍に集光させる反射集光ミラーとを備え、
前記光インテグレータは、枠部内部に前記光入射端部から前記光出射端部に向かって貫通孔が穿設され、且つ、前記反射集光ミラーで集光して前記光入射端部から入射させた光の強度分布を均一化して前記光出射端部から出射させるために前記貫通孔の内壁面に沿って反射面を形成したことを特徴とする光源装置。 In the light source device applied to the projection display device,
A wiring board having a through-hole formed therein;
A plurality of semiconductor light emitting devices attached to one surface of the wiring board around the hole;
Light that is fitted in the hole of the wiring board and has a light incident end projecting toward the one surface of the wiring board and a light emitting end projecting toward the other surface of the wiring board An integrator,
A plurality of condensing lenses which are respectively provided facing the plurality of semiconductor light emitting elements and convert each light emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements into parallel light;
A reflective condensing mirror that is provided opposite to the plurality of condensing lenses and that reflects each parallel light from the plurality of condensing lenses and condenses the light in the vicinity of the light incident end of the optical integrator; With
The optical integrator has a through-hole formed in the frame portion from the light incident end portion toward the light emitting end portion, and is condensed by the reflection / condensing mirror and incident from the light incident end portion. A light source device characterized in that a reflection surface is formed along an inner wall surface of the through hole in order to make the intensity distribution of the emitted light uniform and output from the light emitting end.
貫通した孔が穿設された配線基板と、
前記配線基板の一方の面に前記孔を中心にして取り付けられた複数の半導体発光素子と、
前記配線基板の前記孔内に嵌め込まれ、且つ、光入射端部を前記配線基板の前記一方の面側に突出させると共に、光出射端部を前記配線基板の他方の面側に突出させた光インテグレータと、
前記複数の半導体発光素子とそれぞれ対向して設けられ、且つ、前記複数の半導体発光素子から出射された各光を平行光に変換する複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズと対向して設けられ、且つ、前記複数の集光レンズからの各平行光を反射して前記光インテグレータの前記光入射端部の近傍に集光させる反射集光ミラーとを備え、
前記光インテグレータは、枠部内部に前記光入射端部から前記光出射端部に向かって貫通孔が穿設され、且つ、前記反射集光ミラーで集光して前記光入射端部から入射させた光の強度分布を均一化して前記光出射端部から出射させるために前記貫通孔内にリレーレンズと2つのマイクロレンズアレイとをそれぞれ間隔を離して収納したことを特徴とする光源装置。 In the light source device applied to the projection display device,
A wiring board having a through-hole formed therein;
A plurality of semiconductor light emitting devices attached to one surface of the wiring board around the hole;
Light that is fitted in the hole of the wiring board and has a light incident end projecting toward the one surface of the wiring board and a light emitting end projecting toward the other surface of the wiring board An integrator,
A plurality of condensing lenses which are respectively provided facing the plurality of semiconductor light emitting elements and convert each light emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements into parallel light;
A reflective condensing mirror that is provided opposite to the plurality of condensing lenses and that reflects each parallel light from the plurality of condensing lenses and condenses the light in the vicinity of the light incident end of the optical integrator; With
The optical integrator has a through-hole formed in the frame portion from the light incident end portion toward the light emitting end portion, and is condensed by the reflection / condensing mirror and incident from the light incident end portion. A light source device characterized in that a relay lens and two microlens arrays are accommodated in the through hole so as to make the intensity distribution of the emitted light uniform and emit from the light emitting end.
前記光インテグレータの前記光出射端部に密着又は接近して偏光変換板を設けたことを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1 or 2,
A light source device, wherein a polarization conversion plate is provided in close contact with or close to the light emitting end of the optical integrator.
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